1、论汽车发动机技术、尾气排放与燃油质量关系摘 要：随着能源危机和车辆排放控制要求的日趋严格，节能和环保、动力足成了当前汽车工业研发新型汽车的方向，然而燃油质量日益成为制约汽车新技术发展及尾气排放的重要因素，并对汽车发动机的性能和尾气排放影响巨大。本文，我们对燃油质量与汽车发动机技术及环境保护的关系问题进行了分析，总结了燃油质量与发动机技术和尾气排放关系。 关键词：汽车发动机技术 环保 燃油质量 随着整个社会汽车拥有量的不断增加和人们环保意识的不断增强，汽车发动机技术面临着提高性能，降低能耗和降低有害物质排放参重发展标准。除了自身相关技术工艺外，燃油的质量极大影响着汽车尾气有害物质的排放与汽车发动
2、机工作性能的提高。所以，本文，我们对汽车发动机技术、环境保护与燃油质量的关系进行分析探讨。 一、汽车发动机相关技术的发展与减排及燃油质量的关系 节能减排是汽车发动机技术发展最终目标，让燃料充分燃烧，提高燃料的利用率，减少使用燃料有害物排放是新技术得以实际应用的基础。汽车有害物的排放，关系到全球环境气候变暖、在光照下 NOX 与 HC 反应形成低空臭氧层及有害物质 CO、PM、SO2、苯对人的有害影响，并形成光化学烟雾从而影响人的健康与生存。而汽车发动机空燃比是发动机运转时的一个重要参数，它对尾气排放、发动机的动力性和经济性有很大的影响。所以，发动机技术在进行改革创新时，十分重视对发动机空燃比的
3、改善工作。根据改善空燃比的相关方法，并结合汽车不同工况下运转情况，人们创造发明了一些发动机新技术应用。 精确控制空气进量及进气时间确保燃油充分燃烧技术：最初单缸单气门发展到多缸双气门，多气门技术；根据不同工况需要进气量而采用进气管截面积可变技术；自然常压进气发展到带 T 增压进气如 TSI，TDI技术，为了降低增压时带来进气温度提高而影响进气量采用废气再循环EGR 技术或根据发动机工况不同延长或提前气门开启时间从而确保燃料燃烧完全的 VVT 可变气门正时技术（类似丰田的 VVT-I、 D-VVT，宝马的NOVAS，本田的 VTEC 技术） 。其原理大致相同，不同的工况条件下不同时间控制空气进量
4、来改善燃油的燃烧性能。有效地提高汽车发动机在所有转速范围内的动力性、燃油经济性，降低尾气的排放。而发动机所使用燃油含硫量的高低，燃料生成胶质的多少，尾气中的有害成分等均对发动机新技术的利用产生影响。当燃油质量较差时，会大大缩短传感器的使用寿命，使点火迟滞、并提高了点火温度，降低发动机使用功率，腐蚀金属零件。从而影响到整个发动机的性能，增加尾气中有害物质排放，污染环境。 精准控制燃油量确保燃油充分燃烧新技术则由传统的缸外进气化油器喉管喷射，移到进气门前歧管电控自动喷射 EFI 发展到分层注入燃油FSI，缸内电控直喷 GDI 技术，为了增大发动机功率将早期的单点喷射（SPI）发展到多点喷射（MPI
5、） ，单气缸技术发展到多气缸技术及根据不同工况条件下，根据需要减少排气量的变气缸管理 VCM 技术。GDI 缸内直喷技术实现了稀薄分层燃烧 FSI 技术，大大提高了燃油的经济性。也降低了尾气排放中的 CO、HC 和 NOx 等有害气体。TDI 技术是通过在发动机上加装涡轮增压装置，提高进气压力来提高进气量，确保 GDI 发动机燃烧更完全，使发动机在低转速情况下产生较大的扭矩，并大大降低排放物中的有害颗粒含量。若燃油含有大量的烯烃，其本身容易产生氧化生胶并在进气门、燃烧室等处形成积碳，从而影响燃油的喷油量及精度，从而影响工作动力，增加尾气排放。另外，燃油中添加的含锰抗爆剂燃烧后会沉积在进气门，气
6、缸壁等处从而降低燃油的燃烧效率，改变发动机的压缩比，但 GDI 发动机不能有效采用三元催化转换装置对尾气进行再处理。 HCCI 发动机兼有传统的汽油发动机气缸直喷功能又兼有柴油压缩自行燃烧特征。从而摆脱了点燃式汽油发动机工作状态向高功率压燃式发动机方向发展，并降低燃料消耗及同时减少了污染物的排放。但是目前该技术仍处于开发研究阶段，其对燃料质量会要求更高。 三元催化装置能有效将汽车尾气中的 CO、HC 和 NOx 等有害气体转变为无害的 CO2、H2O、N2 大大并降低了尾气排放。近年来，许多汽油车上都安装了三元催化转换器。但是燃油中的硫会降低转换器中催化剂的转化效率，大大降低了氧传感器的灵敏程
7、度，从而导致了排放的增加。如果使用的燃油中含铅、硅，会造成氧传感器中毒，还可能会造成氧传感器积碳、陶瓷碎裂、加热器电阻丝烧断等故障。氧传感器的失效会导致空燃比失准，排气状况恶化，催化转化器效率降低，长时间会使催化转化器的使用寿命降低，保证最佳的空燃比。实现最佳的空燃比，从技术上确保燃料完全燃烧。 二、燃油质量对环境及发动机的影响 2013 年初，北京、郑州等地爆发的大规模雾霾，给广大市民的日常出行、身体健康、各种生产生活造成了极大的影响。这种恶劣环境污染的产生的一个重要原因即是燃油中有害成分不完全燃烧后汽车尾气加重环境污染原因之一。由于我国燃油质量普遍不高，国际先进发动机新技术未能及时引进实行
8、，是导致汽车排放量不能有效减少的一个重要原因。下面，我们来具体分析燃油质量对环境和发动机的影响。 1.燃油中的水及杂质，燃油水含量过高将影响燃油的热效率，同时也会加速油品质量的变质，氧化，杂质会阻塞过滤器，喷油嘴，损坏燃油泵等精密配件。严重时导致车辆熄火，出现安全事故。增加汽车系统磨损，增大有害尾气的排放。 2.燃油中硫含量。硫化物在燃烧后生成的二氧化硫和三氧化硫排放到大气中生成强腐蚀性物质严重的污染环境，同时也会腐蚀汽车的发动机及曲轴箱等部件，对环境和发动机造成恶劣影响。降低燃油硫含量成为燃油产品升级重要指标。 3.燃油芳烃和苯。芳烃作为一种具有较高辛烷值和高热值的汽油调和剂常常被添加到各种
9、燃油中，但芳烃在经过燃烧后会产生致癌物苯，而燃油中苯是一种可燃的有毒物质，自然蒸自及未燃烧完全的苯会随着随尾气排放进入大气。给环境和人们的身体健康带来严重影响。同时芳烃含量的增加直接导致发动机沉积物 IVD，CCD 的增加。 4.燃油中的烯烃.烯烃不稳定，受热或遇水等情况下容易聚合，生成高分子化合物，聚集在气门，喷油嘴，气缸壁，油路管线等部位，从而影响发动机性能的发挥。 5.燃油抗爆剂。燃油中辛烷值高代决定了燃油的抗爆性，而提高燃油辛烷值除了改善炼制工艺外也可通过人为调入高抗爆组分。抗爆剂的种类繁多，如金属类的锰，铁，铅抗爆剂过量使用对发动机有害，特别是催化转化器及火花塞造成危害，甲缩醛、苯胺
10、，铅金属抗爆剂对人体及环境均造成危害。就连现阶段使用最广的醚类 MTBE 抗爆剂，相关报道也证明对环境及人体健康产生潜在危害。 6.燃油中非常规有害成分对环境及发动机的危害。燃油中的氯元素，硫元素，金属元素铅等。经汽车发动机不完全燃烧后排放到大气中对大气、水源和土壤等造成污染，并危害人的身体健康，还会对发动机相部件特别是三元催化转换装置造成较大影响。世界燃油规范明确规定燃油中不得含有硅，这是因为汽油中硅含量即使很低也会导致氧气传感器失效， 同时在发动机中和催化转换器上产生大量沉积物， 这种汽油在不超过一箱油的范围内就可使发动机的催化系统失效。2012 年初，江苏省太仓市数千辆汽车在加油后出现加
11、油熄火、排气管生锈、不明液体流出等情况。后经检测部门的具体检测显示，太仓事故所涉燃油中氯和硅的含量严重超标，其中氯的含量竟然高达 6400PPM，超过美国标准 6000 多倍。同一时期，云贵地区也发生多起汽车发动机积炭过多，加油熄火等事故，也被检测出燃油中含有大量的硅。2013 年 4 月 20 日起，在合肥市北二环或北一环的金三角加油站加过 93 号汽油的千辆汽车，不管怎么踩油门就是跑不起来，接着就趴窝了。经检查，这些车的火花塞、排气管等处都有白色物质。经检测其中燃油中硅含量严重超标。若柴油中含有硅也加剧柴油机的高压油泵、喷油器、喷油嘴等喷油设备的磨损，加剧气缸、活塞和活塞环等气缸密封件的磨
12、损程度。由实践可知，某柴油车使用硅含量 700ppmr 的燃油三小时后，6 个缸套磨损全部超标，主机无法正常工作。我们也从身边实际案例中可了解到燃油质量对发动机及汽车，人身财产安全危害。诸如此类的燃油质量问题还有很多，可见，燃油质量不合格，直接影响了汽车发动机的正常工作，造成严重的安全隐患和较大的经济损失。 评价燃油质量的好坏可以通过燃油的相关国家标准，有时燃油质量符合国家标准要求，但是其使用性能不能满足车辆的实际使用要求，或满足不了国家有关汽车现行时期尾气排放标准要求。同时我们更要看到燃油质量符合现行产品标准要求的燃料，由于汽车本身的故障也时常造成燃料消耗过大，排放不达标的情况存在。 三、总
13、结 通过对汽车发动机技术、环境保护与燃油质量关系分析可知，环境保护促进发动机技术革新，发动机节能技术的应用也促进燃油质量的提高。高质量的燃油反过来也促进汽车发动机节能技术的开发与应用、及汽车尾气排放的进一步降低。发动机的性能和尾气排放又受到燃油质量影响。如含有大量氯，硅，硫，还有金属元素及铅的劣质的燃油不但会严重影响发动机的正常工作，还会对环境，汽车安全和人体健康产生威胁。所以，提高燃油品质外，还通过使用替代新能源，促进开发节能新技术使用，等办法解决目前存在的问题。大力开展发动机节能环保技术，使用生物质燃料或清洁能源，定期对发动机进行保养，最大程度上保证发动机的正常高效工作。另外，针对汽车尾气排放的污染问题，我们也可以积极进行努力，寻找各种具有含硫量低、抗爆性好等特点的车用燃料，代替现有常规石化燃油，在保障发动机及汽油的相关性能时，减少各种害物质的排放，最大程度保护环境。 参考文献 1刘凤波.崔雯辉.浅谈燃油组分对汽车尾气排放的影响J.辽宁农业职业技术学院学报，2010（03）. 2钱飞中.行驶机动车尾气排放 VOCs 成分谱及苯系物排放特征J.环境科学学报，2008，28（06）. 作者简介：黄志龙，学历：本科，职称：工程师。
